Come ottenere dimensioni e dispersione delle particelle costanti con il mulino o la smerigliatrice

Angelo DePalma è uno scrittore freelance che vive a Newton, nel New Jersey. Puoi contattarlo a [email protected].

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La coerenza è la linfa vitale del lavoro di laboratorio. Un processo o un'operazione coerente è prevedibile, ben controllato e suscettibile di risoluzione dei problemi quando le cose vanno male. Più prodotti di quanti si possano realizzare dipendono dalla consistente polverizzazione, micronizzazione o riduzione delle dimensioni delle particelle delle materie prime, seguita dalla loro dispersione uniforme nella matrice del prodotto.

Secondo Andreas Stummer, responsabile della linea aziendale per la dispersione presso BYK-Gardner (Columbia, MD), la viscosità del campione è uno dei fattori principali che influenzano la coerenza nella riduzione delle dimensioni delle particelle e nella dispersione. "Il modo in cui il materiale si muove attraverso il mulino e, in ultima analisi, la facilità con cui si disperde all'interno del prodotto formulato, è fondamentale per ottenere risultati di macinazione coerenti. Altri fattori includono la dimensione del cordone di macinazione, il rapporto di riempimento del cordone, il materiale del cordone, il tipo di mulino e il tempo di sosta. all'interno del mulino." Il core business di BYK copre una moltitudine di applicazioni di macinazione e dispersione, con specializzazione in vernici, pigmenti e inchiostri. L'azienda vende mulini a perle orizzontali e verticali, mulini a cestello, oltre a strumenti per misurare la temperatura, il colore e altre caratteristiche sia delle materie prime che dei prodotti finali. BYK dispone inoltre di un laboratorio di test all'avanguardia a Wallingford, CT, dove fornisce dimostrazioni e prove per potenziali clienti.

La temperatura influisce sulla qualità del prodotto a causa della significativa energia meccanica applicata durante tutte le fasi della macinazione. In linea con il concetto di consistenza, la macinazione dovrebbe avvenire a una temperatura uniforme compatibile con un'efficace riduzione delle dimensioni delle particelle e che non danneggi il prodotto. I campioni biologici, in particolare i tessuti animali, possono essere suscettibili ai danni dovuti al calore. "Utilizziamo diversi modi per controllare la temperatura", afferma Stummer. "I nostri mulini a cestelli, ad esempio, sono dotati di doppia parete per consentire il raffreddamento ad acqua."

Il tempo di macinazione è un altro fattore. Gli utenti devono fare attenzione a cronometrare ogni passaggio che coinvolge il contatto del campione. La fresatura o la macinazione comporta in genere diverse fasi. I pigmenti esistono tipicamente come agglomerati, costituiti da particelle eterogenee tenute insieme da forze attrattive chimiche, meccaniche e deboli. Questi vengono prima bagnati, poi scomposti in aggregati più semplici, attraverso semplici forze di taglio (ad esempio un disco fresante), prima che possa verificarsi una grave riduzione della dimensione delle particelle. La macinazione li riduce a particelle primarie - il prodotto - che a loro volta sono suscettibili di aggregazione. Una volta che si formano le particelle primarie, sono necessari additivi per mantenerle in sospensione. "È importante ricordare che l'obiettivo è la riduzione delle dimensioni delle particelle, non la loro distruzione", afferma Stummer.

Altri fattori da considerare durante la fase iniziale di predispersione sono le geometrie della pala e del recipiente di fresatura. Anche la dimensione del campione deve essere adeguata al volume del recipiente. Gli operatori hanno diverse soluzioni alternative per combinazioni non ottimali di quanto sopra; ad esempio, la capacità di utilizzare additivi per migliorare la bagnatura e la dispersione e per inibire la flocculazione.

Esistono molte opzioni per macinare campioni chimici o biologici di elevata purezza per l'estrazione. Michael Steinert, responsabile marketing prodotto per le bioscienze presso Cole-Parmer (Vernon Hills, IL), consiglia agli acquirenti di confermare che i campioni siano compatibili con qualunque mulino si stia considerando. "Per campioni più piccoli, un semplice mulino da banco andrà bene o anche una piccola soluzione manuale. Per una maggiore capacità di materiale, un mulino a giare solitamente fornirà la soluzione più efficiente." Tra le sue numerose offerte, Cole-Parmer vende mulini per giare, che utilizzano materiali duri per polverizzare i campioni. Mentre il barattolo ruota, le particelle vengono ridotte in polvere fine.

"Non dovrebbe essere difficile trovare un mulino a giare compatibile con i propri campioni, ma è necessario assicurarsi che i mezzi di macinazione e la giara siano compatibili", aggiunge Steinert. "Se usi sfere in acciaio inossidabile dovresti usare barattoli in acciaio inossidabile, disponibili in un gran numero di formati. Il mulino per barattoli funziona non solo per grandi quantità, ma anche per lotti più piccoli, poiché il barattolo non ha bisogno di essere riempito fino a capacità di operare."